1、前言
綜觀國內(nèi)外，SMC模壓制品主要應(yīng)用于汽車與其它運(yùn)輸車輛零部件、建筑器材及衛(wèi)浴設(shè)備，以及電氣與電子產(chǎn)品的零部件等。SMC模壓制品用于體育運(yùn)動(dòng)器材尚不多見。SMC模壓籃球板中有較小寬度的0.6m、1.12m、1.22m等數(shù)種庭園式專用籃球板在國外面市，并非供正規(guī)比賽使用。近期按照國外用戶的要求與委托，筆者開發(fā)試制了供練習(xí)及比賽用的大型籃球板，其尺寸為1829*1067*51mm，重達(dá)36kg/套。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定購模具、選擇材料、改進(jìn)工藝、測試性能到試制與試生產(chǎn)成功，并批量供應(yīng)用戶，均已按質(zhì)按量如期完成，滿足了用戶的要求，也為SMC模壓制品的應(yīng)用增加了一項(xiàng)新的品種。
2、規(guī)格與要求
根據(jù)用戶的設(shè)計(jì)要求，籃球板表面尺寸為1829*1067mm，其翻邊的高度為51mm；籃球板反面按其結(jié)構(gòu)要求，以縱、橫、斜三個(gè)方向布置了密實(shí)的加強(qiáng)筋，主板厚度為4mm，加強(qiáng)筋高度一般為51mm。
對該籃球板的主要技術(shù)要求為①在大于1.95m2 的籃球板的正面，必須平直光滑。該平面要求平整，至多可以允許向上凸起小于3mm，即向上凸起的不平整直度小于0.16%，但不允許向下凹陷；②背面的加強(qiáng)筋與翻邊齊，其高度為51mm的加強(qiáng)筋必須充滿、完整和不允許有缺料、氣泡及微裂痕甚至裂紋的存在。根據(jù)實(shí)際使用要求，設(shè)計(jì)專門測試裝置，模仿球員在挑起扣籃后習(xí)慣于向下拉扯籃圈的著力動(dòng)作，以測試該力對籃球板的破壞值（逐步加力到籃球板發(fā)生裂紋時(shí)止），該值須大于273kg。
3、試制與檢測
從籃球板及其要求的分析可知，大型SMC籃球板的主要難點(diǎn)在于對表面平直度的嚴(yán)格要求，而對于材料的物理機(jī)械性能的要求并非極高。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是客戶所提供的，模具按其要求制成，故而認(rèn)為，首先在材料的選擇與組合方面，要按適用于大平面低收縮率的模壓制品不易變形的要求進(jìn)行試驗(yàn)；進(jìn)而須兼顧工藝與操作性能以及相應(yīng)的物理機(jī)械性能；再加以固化后的校形，即將模壓制品固化后置于特制夾具中在壓力下冷卻的校形為配合，以彌補(bǔ)前者之不足。以上述篩選確定的配方與工藝及后處理方式進(jìn)行多次試制與檢測得工藝與性能均較為合適的產(chǎn)品。有關(guān)檢測與試制要點(diǎn)如下述：
（1）大型SMC籃球板的表面平直度
因SMC模壓制品屬于快速成型。且在高溫下脫模，制品脫模后冷卻到室溫的過程中，由于應(yīng)力的存在會(huì)導(dǎo)致SMC模壓制品的變形。更何況在該籃球板的設(shè)計(jì)中其背面有高達(dá)51mm。縱橫斜交錯(cuò)密布的加強(qiáng)筋，又要求籃球板的正面平直，不能有絲毫凹陷，僅允許向上微凹。為此在相應(yīng)的操作工藝方面，設(shè)計(jì)了專用冷卻定型夾具。SMC模壓籃球板在出模后（如有需要也可再次加熱到特定溫度）立即置于冷卻定型夾具中，使其在壓力下冷卻，以避免發(fā)生凹陷變形。定型監(jiān)測合格后的SMC籃球板的存放方式經(jīng)多次試驗(yàn)后，采用平直豎放成列，以減少其存放過程中的變形。最終，提供用戶的SMC籃球板的平直度滿足了產(chǎn)品的要求。SMC籃球板基本平整，不凹陷，而呈微凸，突起處最多不大于3mm。
（2）工藝要求
SMC籃球板背面眾多加強(qiáng)筋，應(yīng)充滿、完整，無氣孔、裂痕、裂紋。由于原材料的背面加強(qiáng)筋高度與翻邊高達(dá)51mm，且加強(qiáng)筋呈縱橫斜三向密布，估計(jì)加強(qiáng)筋的重量已達(dá)SMC籃球板整體重量的30%左右。考慮到模壓工藝中排氣的困難，在模具設(shè)計(jì)制造中已按縱橫向加強(qiáng)筋交叉點(diǎn)的頂桿均作排氣孔設(shè)計(jì)，但排氣與SMC模壓工藝中的輔料方式又是一對矛盾的兩個(gè)方面。在SMC模壓制品中一般輔料面積為40-80%，輔料面積過小，雖則有利于排除氣泡，但由于此時(shí)SMC流動(dòng)距離過大，而易于導(dǎo)致玻纖趨于取向，排列整齊而影響SMC制品強(qiáng)度；如輔料面積過大，雖則強(qiáng)度較好，但因SMC流動(dòng)距離過小，而不利于排氣，且易在SMC制品中產(chǎn)生內(nèi)裂紋。根據(jù)大型SMC籃球板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與要求，在具體的模壓工藝中，在調(diào)整輔料面積大小與層次多少的同事不斷調(diào)整壓機(jī)的有關(guān)參數(shù)與之配合，后期已基本上可以按要求制得達(dá)到表面平整，背面加強(qiáng)筋充滿、完整，無氣孔、氣泡，也無微裂痕，裂紋，而且脫模良好，制品通過檢測。
（3）籃球板與籃圈的結(jié)合強(qiáng)度
根據(jù)該大型SMC籃球板的產(chǎn)品要求，設(shè)計(jì)與采用了專門的測試裝置，以測定球員挑起扣籃后板住籃圈向下用力拉扯的習(xí)慣動(dòng)作對籃球板破壞的影響。按用戶要求，該力為F>273kg，即在籃球板不破壞。通過主題材料與有關(guān)輔助材料的合理組合，獲得的SMC模壓籃球板滿足了其強(qiáng)度要求，也符合表面質(zhì)量的要求。SMC籃球板的設(shè)計(jì)中，為加強(qiáng)SMC籃球板與金屬籃圈的結(jié)合（機(jī)械聯(lián)接）強(qiáng)度在背面靠近籃圈處也用機(jī)械聯(lián)接方式固定了一塊573*150*5mm的加固鋼板。經(jīng)實(shí)際測試，背部無鋼板增強(qiáng)的SMC籃球板發(fā)生破壞時(shí)的載荷為400kg，背部有鋼板增強(qiáng)的SMC籃球板發(fā)生破壞時(shí)的載荷為637kg。
4、討論與改進(jìn)
環(huán)顧大型SMC籃球板的試制、試生產(chǎn)與批量供應(yīng)的過程，雖已基本達(dá)到用戶的要求，但在大型SMC模壓制品的實(shí)際應(yīng)用方面還是有值得商榷之處，經(jīng)進(jìn)一步討論，當(dāng)圖改進(jìn)之。下述為其中之部分。
（1）大型SMC模壓制品的表面平整度
在達(dá)到產(chǎn)品表面平直度的要求方面，除了在原材料、SMC及其模壓工藝、設(shè)備與模具的配合各方面都采取相應(yīng)措施外，最后還是采用了冷卻定型夾具，使制品在壓力下冷卻以減少其變形。采用這種物理方法并非最好，也許在長期存放后，表面還可能發(fā)生某些變化。事實(shí)上，對于大型SMC模壓制品來說，由于在背面縱橫斜三向密布有較高且厚的加強(qiáng)筋，從理論上講，其表面就有向下凹陷的可能，要求表面平整或微凸顯然甚為困難。日后再次生產(chǎn)此類結(jié)構(gòu)產(chǎn)品時(shí)，建議將該模具的凹模（即模壓制品正面），先制成微凹，以此彌補(bǔ)或抵消該制品的收縮變形所造成的表面微凹應(yīng)是可以實(shí)現(xiàn)的。模具設(shè)計(jì)與模具制作方配合，通過小型模具的實(shí)驗(yàn)先行驗(yàn)證，再應(yīng)用到大型制品中去。
（2）大型SMC模壓制品加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)
SMC模壓制品的特點(diǎn)之一是其可設(shè)計(jì)性。根據(jù)產(chǎn)品的性能要求可進(jìn)行SMC材料與模壓工藝設(shè)計(jì)，從而最大限度地滿足制品的要求。本文涉及的大型SMC籃球板系由用戶負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，提供圖紙和要求，供訂模具與生產(chǎn)SMC籃球板。僅以背面加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)來看，通過實(shí)際操作與有關(guān)資料相比可知尚有不盡適合之處。圖5為加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)示意。
據(jù)資料介紹，一般要求h、b和t三者相比都不應(yīng)太大，而應(yīng)取b （3）工序布置及廠房設(shè)計(jì)對大型SMC籃球板的影響。
大型SMC籃球板的制作根據(jù)其要求，除了對材料選擇、工藝試驗(yàn)，模具及設(shè)備的調(diào)整配合之外，應(yīng)是現(xiàn)代工業(yè)中多工序，多項(xiàng)工藝的聯(lián)合與合作的結(jié)果。影響加大的是表面質(zhì)量的控制，原廠房設(shè)計(jì)系80年代末，從海外引進(jìn)，但由于制品要求不同，當(dāng)時(shí)將模壓、噴漆、機(jī)加集于一堂。模壓制品打磨飛邊產(chǎn)生的塵埃不少，對于噴漆表面的影響不言而喻。SMC模壓籃球板多加了噴漆這一工序，應(yīng)將噴漆車間相對隔離，噴料、空氣均過濾檢查后方可使用。據(jù)此可知分立式的車間設(shè)計(jì)，隔離控制打磨飛邊毛刺工序的操作對SMC模壓制品工廠的重要性。
